¿Cuáles son los tipos de preguntas sobre la Ley de Conservación de la Energía Mecánica?

Tres tipos de aplicación de la ley de conservación de la energía mecánica

El contenido de la ley de conservación de la energía mecánica es: en un sistema de objetos donde solo funciona la gravedad o la elasticidad, La energía cinética y la energía potencial se pueden convertir entre sí y la energía mecánica total permanece sin cambios. Existen tres tipos principales en la aplicación específica de la ley de conservación de la energía mecánica: 1. Un sistema compuesto por un solo objeto y la tierra Estudiar si la energía mecánica de un sistema compuesto por un solo objeto y la tierra se conserva. , primero se debe realizar el análisis de fuerzas del objeto y se debe analizar el trabajo realizado por cada fuerza. Si solo la gravedad realiza trabajo y otras fuerzas no realizan trabajo o la suma algebraica del trabajo realizado es cero, entonces la energía mecánica de. este sistema se conserva. Ejemplo 1. Se lanza una pelota pequeña a una altura de 20 m del suelo con una velocidad inicial de 15 m/s, ignorando la resistencia del aire, tome g = 10 m/s2 y encuentre la velocidad con la que la pelota golpea el suelo. Análisis: Dado que se desconoce la dirección de la pelota lanzada, no se puede responder directamente utilizando el conocimiento del movimiento del proyectil. Durante el proceso de caída de la pelota, solo la gravedad realiza trabajo sobre la pelota, lo que satisface la condición de conservación de la energía mecánica y puede resolverse utilizando la ley de conservación de la energía mecánica. Tomando el suelo como plano de referencia de energía potencial cero, la velocidad de la pelota cuando aterriza es: Ejemplo 2. Dos pequeñas pelotas A y B de igual masa están suspendidas en dos puntos de igual altura mediante líneas de suspensión. La relación de suspensión de la pelota. A La línea de suspensión de la pelota B es larga, como se muestra en la Figura 1. Después de tirar de las líneas de suspensión de las dos bolas al nivel y soltar la bola sin velocidad inicial, al pasar por el punto más bajo (tomando el punto de suspensión como el punto de energía potencial cero), ¿cómo se compara la energía cinética de la bola A con la ¿Energía cinética de la bola B y cómo se compara la energía mecánica de las dos? Análisis de la Figura 1: Cuando la bola A y la bola B se mueven hacia abajo, aunque son arrastradas por la gravedad y la cuerda, la fuerza de tracción no realiza trabajo, solo la gravedad funciona, por lo que se conserva la energía mecánica. Dado que la energía mecánica de las dos bolas es igual en el estado inicial, la energía mecánica de las dos bolas sigue siendo igual cuando alcanzan el punto más bajo. Pero la energía potencial gravitacional de la bola A es pequeña cuando está en el punto más bajo, por lo que la energía cinética de la bola A es grande. 2. Un sistema compuesto por un objeto, un resorte y la tierra. En un sistema compuesto por un objeto, un resorte y la tierra, si solo actúan la gravedad del objeto y la fuerza elástica del resorte, y otras fuerzas lo hacen. ningún trabajo o la suma algebraica del trabajo es cero, la energía potencial elástica del resorte y la energía mecánica del objeto. Cuando ocurre la transformación, la energía mecánica del sistema se conserva. Ejemplo 3. Como se muestra en la Figura 2, un extremo del resorte ligero está conectado a la pared. Un bloque de madera con una masa de 4 kg se mueve a lo largo de un plano horizontal liso a una velocidad de 5 m/s y comprime el resorte k. energía potencial elástica máxima y la energía potencial elástica del resorte cuando la velocidad del bloque disminuye a 3 m/s. Análisis de la Figura 2: Cuando la velocidad del bloque de madera se reduce a cero, la cantidad de compresión del resorte es la mayor y la energía potencial elástica es la mayor. Suponiendo la energía potencial elástica máxima del resorte, la conservación de la energía mecánica de. el sistema compuesto por el bloque de madera y el resorte (incluida la tierra) es cuando el bloque de madera Cuando la velocidad es En el proceso de interacción, solo existe la conversión mutua entre energía cinética y energía potencial, y no interviene ninguna otra energía. por lo que se conserva la energía mecánica del sistema. Ejemplo 4. Como se muestra en la Figura 3, dos pequeñas bolas A y B están fijadas en ambos extremos de una varilla ligera. La varilla puede girar sin fricción alrededor del eje horizontal O que pasa por su centro. Ahora suelte la varilla de luz desde un estado horizontal sin velocidad inicial. Se encuentra que la varilla gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor de O y gira 90° desde la liberación: Figura 3A La energía potencial gravitacional de la bola B disminuye y la cinética. la energía aumenta; B. A La energía potencial gravitacional de la bola aumenta y la energía cinética disminuye; C. La energía potencial gravitacional y la energía cinética de la bola A aumentan. La energía mecánica del sistema compuesto por la bola A, la bola B y; la tierra se conserva. Análisis: En el sistema compuesto por las bolas A, B y la Tierra, dado que no se considera la fricción, solo la energía cinética y la energía potencial gravitacional se convierten entre sí durante el movimiento, y no interviene ninguna otra energía. El sistema se conserva. Cuando la varilla gira 90° desde su liberación, la energía cinética de la bola A aumenta y la energía potencial gravitacional aumenta, es decir, la energía mecánica de la bola A aumenta, por lo que la energía mecánica de la bola B disminuye y la disminución es igual a la Aumento de la energía mecánica de la bola A. La energía potencial gravitacional de la pelota B disminuye y la energía cinética aumenta, por lo que las respuestas son A, C y D.